本实用新型涉及油气开采工程技术领域，尤其涉及一种降压装置及模拟泡沫油衰竭开采的实验设备。
背景技术：
目前，实验室内通常利用填砂管来进行油气开采的模拟实验。模拟泡沫油衰竭开采实验时，需要首先将填砂管加压到原始油藏压力，然后，逐步降低填砂管出口的压力，以模拟不同操作条件下的泡沫油衰竭开采。在操作过程中，将填砂管的出口与氮气罐连接，氮气罐内的气压与填砂管的出口的压力保持一致，通过降低氮气罐内的气压，来实现降低填砂管出口的压力。对氮气罐进行放气，可以使氮气罐内的气压降低。氮气罐中压强较大，氮一部分是以氮气的形式存在，一部分是以液氮的形式存在，当进行放气时，一部分液氮会汽化为氮气。发明人发现，如果以恒定的速度向外放气，氮气罐中的气压并不会以恒定的速度降低，在整个放气过程中，压降速度是动态变化的，难以模拟泡沫油衰竭开采的实际过程。
现有技术中，是采用逐次放气的操作方式，即对氮气罐进行一次放气操作，当氮气罐内的气压降低到一压力值时，关闭放气开关以停止放气；经过一段时间后，再打开放气开关进行下一次放气操作，当氮气罐内的气压降低到另一压力值，关闭放气开关以停止放气；如此多次操作，模拟填砂管内的压力从原始油藏压力随开采而降低的过程。这种降压方式为阶梯式的降压，容易引起填砂管的产出原油流动不稳定，影响衰竭开采实验的精确性。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种降压装置及模拟泡沫油衰竭开采的实验设备，以缓解现有技术中模拟泡沫油衰竭开采的实验，压降速度为动态变化的，容易引起填砂管的产出原油流动不稳定，影响实验的精确性的技术问题。
本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本实用新型提供一种降压装置，包括：氮气气源，其设有供气口和排气口，所述供气口用于连接填砂管；气体质量流量控制器，其与所述排气口连接，能够对通过所述排气口的气体的流量进行控制，以控制所述氮气气源的压降速度。
在优选的实施方式中，该降压装置包括：与所述气体质量流量控制器连接的控制装置，所述控制装置用于对所述气体质量流量控制器的流量设置值进行设定。
在优选的实施方式中，该降压装置包括：所述气体质量流量控制器具有流量检测模块，所述流量检测模块与所述控制装置信号连接。
在优选的实施方式中，该降压装置包括：所述降压装置包括设置于所述氮气气源的气压计，所述气压计与所述控制装置信号连接。
在优选的实施方式中，所述氮气气源与所述气体质量流量控制器之间设有过滤器。
在优选的实施方式中，所述氮气气源与所述气体质量流量控制器之间设有开关阀门。
本实用新型提供一种模拟泡沫油衰竭开采的实验设备，包括：填砂管、气液分离器和上述的降压装置；所述氮气气源的供气口和所述气液分离器的入口均与所述填砂管的出口连接。
在优选的实施方式中，所述填砂管与所述气液分离器之间设有用于阻止产出原油向填砂管中回流的回压阀。
在优选的实施方式中，所述回压阀与所述氮气气源之间设有单向阀，以阻止产出原油向所述氮气气源流动。
在优选的实施方式中，该实验设备包括：与所述填砂管的入口连接的活油罐，以向所述填砂管供应活油；与所述填砂管的入口连接的气罐，以向所述填砂管供应气；与所述填砂管的入口连接的水罐，以向所述填砂管供应水。
本实用新型的特点及优点是：在实施模拟泡沫油衰竭开采的实验时，将该降压装置中的氮气气源与填砂管的出口连接，对气体质量流量控制器的流量设置值进行设定，使氮气气源内的氮气通过排气口，按照设定速度排出，从而使氮气气源内的气压连续地降低，实现对氮气气源的压降速度进行控制，有利于保证填砂管的产出原油流动的稳定性，提高衰竭开采实验的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的降压装置与填砂管的连接示意图；
图2为图1所示的降压装置中气体质量流量控制器的主视图；
图3为图1所示的降压装置中气体质量流量控制器的俯视图。
附图标号说明：
10、氮气气源；101、氮气罐；11、排气口；12、供气口；
20、气体质量流量控制器；21、流量检测模块；221、进气口；222、出气口；23、信号接口；
30、控制装置；31、计算机；
41、气压计；42、过滤器；43、开关阀门；
50、填砂管；
61、气液分离器；62、气体流量计；
71、回压阀；72、单向阀；
81、活油罐；82、气罐；83、水罐；84、isco泵。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
本实用新型提供了一种降压装置，如图1所示，该降压装置包括：氮气气源10，其设有排气口11和供气口12，供气口12用于连接填砂管50；气体质量流量控制器20，其与排气口11连接，能够对通过排气口11的气体的流量进行控制，以控制氮气气源10的压降速度。
氮气气源10可以为设有供气口12和排气口11的氮气罐101，供气口12和排气口11均与氮气罐101的储存氮气的内腔连通。在开始实验时，氮气罐101内的气压等于所要模拟的原始地层压力，氮气罐101的供气口12与填砂管50的出口连接，使得填砂管50的出口处的压力等于氮气罐101内的气压。对气体质量流量控制器20的流量设置值进行设定后，则氮气罐101内的氮气会按照该设定的流量设置值，流经气体质量流量控制器20向外排出，从而使氮气罐101内的气压连续地降低，实现对氮气罐101的压降速度进行控制，有利于保证填砂管50的产出原油流动的稳定性，提高衰竭开采实验的精确度。
如图2和图3所示，气体质量流量控制器20设有进气口221和出气口222，进气口221与氮气气源10的排气口11连接；气体质量流量控制器20设有信号接口23，以与外部装置连接，外部装置可以通过该信号接口23向气体质量流量控制器20输入控制程序。
该降压装置在工作时，氮气气源10中的氮气持续地通过排气口11向外排出，氮气气源10中储存的氮气量逐渐减少。使环境温度保持稳定，氮气气源10内的气压则由氮气气源10中储存的氮气量来决定。但是，当氮气气源10的放气速度保持恒定时，氮气气源10的压降速度为动态变化的。
为了便于减少压降速度的变化幅度，发明人对该降压装置做了进一步改进：该降压装置包括控制装置30，控制装置30与气体质量流量控制器20的信号接口23连接，控制装置30用于对气体质量流量控制器20的流量设置值进行设定。在一些实施方式中，控制装置30包括计算机31。通过控制装置30，可以方便地对气体质量流量控制器20的流量设置值进行设定和调整，以实现在实验过程中，使氮气气源10的放气速度随时间进行调整，从而使氮气气源10的压降速度保持稳定，减少变化的幅度。
例如：当希望使填砂管50的出口压力在时间段t内的压降速度为v。如果在整个时间段t内，放气速度保持稳定，可以实现使该时间段t内的平均压降速度为v，但是在时间段t的整个过程中，实时的压降速度为动态变化的，会偏离v，尤其在时间段t的起始阶段和结尾阶段，偏离幅度会较大。
使用本实用新型提供的降压装置时，则可以将时间段t分成三个时间分段t1、t2、t3，并且，时间分段t1内的放气速度设为q1，时间分段t2内的放气速度设为q2，时间分段t3内的放气速度设为q3。q1≠q2≠q3，通过控制装置，可以对q1、q2、q3分别进行设定，使时间分段t1内的平均压降速度、时间分段t2内的平均压降速度、时间分段t3内的平均压降速度，均等于v。这样，在各个时间分段内，实时的压降速度会发生变化，但变化的幅度较小，从而在时间段t内，减少压降速度的变化幅度，使得在整个过程中，实时压降速度更接近v。
增加时间分段的数量，以缩短单个时间分段的长度，可以进一步减小单个时间分段内，实时的压降速度的变化幅度，从而使得在时间段t的整个过程中，实时的压降速度相对于v的偏离量更小，实现氮气气源10内实时的压力值在时间轴上的变化关系，接近于线性关系，有利于提高实验的精确性。在具体的实验操作中，时间段t所分成的时间分段的数量，可以根据实验所要求的精度来作选择。
氮气气源10的容积为定值，在温度保持稳定的情况下，氮气气源10中储存的氮气量与氮气气源10中的气压为一一对应的关系。当氮气气源10的气压从初始压力开始下降时，氮气气源10的实时气压值与积累的总放气量值也为一一对应的关系，即实时的放气速度在时间轴上的积分，与氮气气源的实时气压值，为一一对应的关系。因此，可以分别标定:当氮气气源10内的气压下降至p1时的总放气量w1、下降至p2时的总放气量w2、下降至p3时的总放气量w3，据此可以计算得到：使氮气气源10内的气压在一个时间分段内，从一个压力值下降到另一个压力值的过程中的放气量，以及该时间分段内的平均放气速度，从而对各个时间分段内的放气速度(即气体质量流量控制器20的流量设置值)进行设定。
在另一些情况下，为了实现气压随时间线性变化，依据氮气罐101中氮气的储存量与其气压值之间的第一函数关系，可以计算得到氮气罐101中氮气的储存量与时间的第二函数关系，对该第二函数关系作微分计算，可以得到实时的放气速度与时间的第三函数关系。通过控制装置30，对气体质量流量控制器20的流量设置值，按照该第三函数关系进行设定，可以实现气压随时间线性变化。
在本实用新型的一实施方式中，气体质量流量控制器20具有流量检测模块21，流量检测模块21与控制装置30信号连接，流量检测模块21对通过气体质量流量控制器20的实际放气速度进行检测，并将检测数据传输给控制装置30。
在本实用新型的一实施方式中，该降压装置包括设置于氮气气源10的气压计41，气压计41与控制装置30信号连接，气压计41对氮气气源10的实际气压值进行检测，并将检测数据传输给控制装置30，便于操作人员依据实际气压值，对放气速度进行调整。
为了保障气体质量流量控制器20的稳定运行，氮气气源10与气体质量流量控制器20之间设有过滤器42。具体地，过滤器42的两端分别与氮气气源10的排气口11和气体质量流量控制器20的进气口221连接，过滤器42阻隔粉尘、液体和油污进入气体质量流量控制器20，以提高其工作的稳定性和控制精度。
进一步地，氮气气源10与气体质量流量控制器20之间设有开关阀门43，在实验过程，通过开关阀门43，可以更方便地停止排气，使氮气气源10内的气压保持恒定，以进行保压状态下的模拟实验。另外，当氮气气源10中的实际气压的变化情况，偏离设计的变化规律时，还可以通过关闭开关阀门43一段时间，来调整实际气压与时间之间的关系。
实施例二
本实用新型提供了一种模拟泡沫油衰竭开采的实验设备，包括：填砂管50、气液分离器61和上述的降压装置；氮气气源10的供气口12和气液分离器61的入口均与填砂管50的出口连接。在实验时，首先通过填砂管50的入口向填砂管50中通入油气；然后通过上述降压装置，使填砂管50的出口的压力从原始油藏压力逐渐降低，填砂管50中的油气会通过出口向外排出，以此来模拟泡沫油的衰竭开采过程。填砂管50的出口排出的产出原油流入气液分离器61，进行油气分离，以便于对油和气分别进行计量。
进一步地，气液分离器61的气体排出口连接有气体流量计62。气液分离器61中气压为大气压，产出原油进入到气液分离器61中后，油气开始分离，逸出的气体进入到气体流量计62中，有利于更准确地对产出原油中的含油量和含气量进行计量。
在本实用新型的一实施方式中，填砂管50与气液分离器61之间设有用于阻止产出原油向填砂管50中回流的回压阀71，回压阀71处的压力与氮气气源10的压力保持一致。
在本实用新型的一实施方式中，回压阀71与氮气气源10的供气口12之间设有单向阀72，以阻止产出原油向氮气气源10流动。
为了方便向填砂管50中通入油气，该实验设备还包括：与填砂管50的入口连接的活油罐81，以向填砂管50供应活油；与填砂管50的入口连接的气罐82，以向填砂管50供应气；与填砂管50的入口连接的水罐83，以向填砂管50供应水。活油罐81的出口、气罐82的出口和水罐83的出口分别设有阀门，通过活油罐81、气罐82和水罐83，可以使活油、气和水按照设定比例进入到填砂管50中。
进一步地，还包括与活油罐81、气罐82和水罐83连通的isco泵84，isco泵84提供动力，以驱动活油、气和水向填砂管50流动。
以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。
1.一种降压装置，其特征在于，包括：
氮气气源，其设有供气口和排气口，所述供气口用于连接填砂管；
气体质量流量控制器，其与所述排气口连接，能够对通过所述排气口的气体的流量进行控制，以控制所述氮气气源的压降速度。
2.根据权利要求1所述的降压装置，其特征在于，包括：与所述气体质量流量控制器连接的控制装置，所述控制装置用于对所述气体质量流量控制器的流量设置值进行设定。
3.根据权利要求2所述的降压装置，其特征在于，包括：所述气体质量流量控制器具有流量检测模块，所述流量检测模块与所述控制装置信号连接。
4.根据权利要求2所述的降压装置，其特征在于，包括：所述降压装置包括设置于所述氮气气源的气压计，所述气压计与所述控制装置信号连接。
5.根据权利要求1所述的降压装置，其特征在于，所述氮气气源与所述气体质量流量控制器之间设有过滤器。
6.根据权利要求1所述的降压装置，其特征在于，所述氮气气源与所述气体质量流量控制器之间设有开关阀门。
7.一种模拟泡沫油衰竭开采的实验设备，其特征在于，包括：填砂管、气液分离器和权利要求1-6任一项所述的降压装置；
所述氮气气源的供气口和所述气液分离器的入口均与所述填砂管的出口连接。
8.根据权利要求7所述的实验设备，其特征在于，所述填砂管与所述气液分离器之间设有用于阻止产出原油向填砂管中回流的回压阀。
9.根据权利要求8所述的实验设备，其特征在于，所述回压阀与所述氮气气源之间设有单向阀，以阻止产出原油向所述氮气气源流动。
10.根据权利要求7所述的实验设备，其特征在于，包括：
与所述填砂管的入口连接的活油罐，以向所述填砂管供应活油；
与所述填砂管的入口连接的气罐，以向所述填砂管供应气；
与所述填砂管的入口连接的水罐，以向所述填砂管供应水。
技术总结